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자기력 실험

5. 측정결과학과/분반신소재공학과실험 일시2017.06.01실험 조15작성자표 1. 전류와 자기장의 사이각의 변화에 따른 자기력의 측정(I=2.0A,g=9.8m/s ^{2})각도(deg)저울의 눈금(질량) (g)힘(N)자기장TIMES 길이(T BULLET m)각도(deg)저울의 눈금 (질량) (g)힘(N)자기장TIMES 길이(T BULLET m)00000050.040.000390.00225-5-0.07-0.000690.00394100.120.001180.00339-10-0.14-0.001370.00395150.190.001860.00360-15-0.19-0.001860.00360200.250.002450.00359-20-0.26-0.002550.00372250.310.003040.00359-25-0.32-0.003140.00371300.380.003720.00372-30-0.39-0.003820.00382350.430.004210.00367-35-0.45-0.004410.00384400.480.004700.00366-40-0.51-0.005000.00389450.540.005290.00374-45-0.56-0.005490.00388500.580.005680.00371-50-0.61-0.005980.00390550.610.005980.00365-55-0.65-0.006370.00389600.650.006370.00368-60-0.69-0.006760.00390650.690.006760.00373-65-0.73-0.007150.00395700.720.007060.00375-70-0.75-0.007350.00391750.740.007250.00375-75-0.77-0.007550.00391800.750.007350.00373-80-0.79-0.007740.00393850.770.007550.00379-85-0.80-0.007840.00393900.760.007450.00372-90-0.81-0.007940.00397표 2. 전류 및 도선의 길이 변화에 따른 자기력의 측정길이 (cm)전류 (A)저울의 눈금(질량) (g)힘(N)자기장(T)8.4(SF 42)3.002.150.02110.08362.501.750.01720.08172.001.420.01390.08281.501.060.01040.08241.000.710.006960.08282.2(SF 37)3.000.550.005390.08172.500.460.004510.08202.000.360.003530.08021.500.260.002550.07721.000.170.001670.07574.2(SF 38)3.001.100.010780.08562.500.930.009110.08682.000.730.007150.08521.500.540.005290.08401.000.340.003330.07936. 실험에 대한 오차분석이번 실험에서는 자기력을 가지고 두 가지 실험을 진행하였는데, 첫 번째로 일정한 전류 조건 하에서 각도를 변화시켰을 때 자기력을 측정한 실험이고, 두 번째로 각도가 일정할 때 전류를 변화시키면서 자기력을 측정하였다.첫 번째 실험을 먼저 분석하면, 각도가 변함에 따라서 자기력이 변하지만, 자기력에 대한 식F=BlI`sin theta 를 고려하여Bl을 구하면 거의 일정하게 나오는 것을 볼 수 있다. 이런 데이터가 나오는 이유는 자기력은 전류와 자기장의 벡터곱 방향으로 작용하는 힘이기 때문에, 고리와 자석의 자기장 방향에 따라서 자기력이 달라지기 때문이다. 하지만 고리와 자석사이의 각도가 변한다고 해도 자석 자체의 자기장은 변함이 없기 때문에 자기력에서 거꾸로 자기장을 유추해보면 거의 일정함을 알 수 있다. 하지만 미세하게 값이 다름을 알 수 있는데, 이는 초기0 DEG 조건에서 실제로 자석과 고리 사이 각도가0 DEG 가 아니기 때문이다. 이는 다음 값을 비교함으로서도각도(deg)저울의 눈금(질량) (g)힘(N)자기장TIMES 길이(T BULLET m)800.750.007350.00373850.770.007550.00379900.760.007450.00372알 수 있다.80 DEG ,85 DEG ,90 DEG 에서의 값을 비교하면,F=BlI`sin theta 에서sin theta 는theta 가90DEG 일 때 최대이기 때문에 자기력 또한90 DEG 에서 최대를 보여야 하지만, 실험값은85 DEG 임을 나타내고 있다. 이는 앞에서 제시했던 것과 같이 초기에 고리와 자석사이의 각도가0 DEG 가 아니기 때문이다. 따라서 실제 자석의 자기장을 구하고 싶다면 이를 고려하여 데이터를 재분석해야 할 것이다.두 번째 실험을 분석하면 전류가 변함에 따라서 자기력이 변하지만, 자기력에 대한 식F=BlI`sin theta 을 고려하여B를 구하면 거의 일정하게 나오는 것을 볼 수 있다. 이는 첫 실험과 마찬가지로 전류가 변한다고 해도 자기장은 변하지 않기 때문에 자기력에서 거꾸로 자기장을 유추해보면 일정한 데이터를 얻을 수 있다. 그러나 이번 실험에서도 계산해낸 자기장 사이의 값이 다름을 알 수 있고, 각도를 통해서 얻었던 값보다 더 많은 편차를 보임을 알 수 있다. 먼저 다른 도선을 사용했을 때 오차는 도선을 교체하면서 자석이 움직였기 때문에 도선과 자석사이에 각이 달라져 실제로는 자기장이 동일하지만 자기력이 잘못 측정되어 계산된 자기장이 다르게 나왔다고 볼 수 있다. 또한 같은 도선에서 전류에 따른 오차는 외부 자기장 때문이라고 생각할 수 있다. 외부 자기장 때문에 자기력이 잘못 측정되어서 오차가 발생한 것이다.7. 토의이번 실험을 통해서 우리는 자기력으로 자기장을 구해볼 수 있었다. 하지만 실험상에 몇 가지 오류로 인해서 정확한 자기장을 구하는데 어려움이 있었다. 만일 다음에 동일한 실험을 진행한다면 더 정밀하고 정확한 결과를 얻기 위해서 고려해 볼 사항이 있을 것이다.첫 번째 실험에서는 처음0 DEG 세팅상태에서 실제로 고리와 자석사이의 각도가

자연과학| 2021.09.16| 3페이지| 1,000원| 조회(181)

일반물리학및실험, 서울시립대, 자기력

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